Otázky ke zkoušce

Základy televizní techniky (BZTV)
Vypracované otázky ke zkoušce



1. Kolorimetrická soustava RGB.

Používá tří základní barvy: červená R ( = 700,0 nm ) ,
zelená G ( = 546,1 nm ) a modrá B ( = 435,8 nm ) .
• Pro zelenožlutou barvu znázorněnou vektorem OA
platí R = 2, G = 3 a B = 0,5 .

• Pro bílou barvu znázorněnou vektorem OW platí R =
1, G = 1 a B = 1 .

• Různé barvy reprezentované vektory se stejnou
velikostí, ale s různými směry, nejsou barvy se
stejným jasem !!!

• Jednotkový vektor (R) má jas 1 cd/m2 , (G) má jas
4,59 cd/m2 a (B) má jas 0,06 cd/m2 .






CHROMINANCE
• Chrominanční vektor je vektorový rozdíl mezi vektorem
uvažovaného barevného světla a vektorem bílého světla,
které má stejný jas jako pozorované barevné světlo. Jeho
velikost závisí nejen na barvě, ale i jasu uvažovaného
světla.

• Chrominanční vektor má tři složky (R-Y), (G-Y) a (B-
Y).

• Pro bílé světlo je chrominanční vektor nulový.









• V případě, kdy není třeba znát informaci o jasu barvy,
posuzujeme barvy podle průsečíku příslušného vektoru s
jednotkovou rovinou.

• Pro souřadnice bodů jednotkové roviny platí r + g + b = 1,

kde r = R / ( R + G + B )
g = G / ( R + G + B )
b = B / ( R + G + B )

• Pro barvu A dostáváme
r = 2 / ( 2+ 3 + 0,5 ) = 0,36
g = 3 / ( 2+ 3 + 0,5 ) = 0,55
b = 0,5 / ( 2+ 3 + 0,5 ) = 0,09


1 2
0
1
2
1
2
3
R
G
B
A
W
CH
b)
1 2
0
1
2
1
2
3
R
G
B
A
W
a)
10
1
1
R
G
B
( G)
( B)
( R)
A
1
A
2
A
3
A
2
´A
3
´
A
1
´
• Pro bílou barvu platí r = g = b = 1/3.


• Každá barva je definovaná pouze souřadnicemi g, r,
třetí souřadnice se určí ze vztahu b = 1 – r – g .

• Smluvní referenční bílá světla. Mezinárodní komise pro
osvětlování MKO normalizovala různá smluvní bílá
světla s označením A, B, C, D6500 , E, I, W. Jsou
charakterizována spektrálním složením,
trichromatickými souřadnicemi nebo tzv. ekvivalentní
teplotou, která udává teplotu absolutně černého zářiče
při níž je spektrální složení stejné jako spektrální
složení smluvního světla.

• Smluvní světlo W (někdy značované E nebo I) je
izoenergetické světlo, jehož spektrální charakteristika
je přímka vodorovná s osou frekvence (vlnové délky)
– v praxi nerealizovatelné.

• Smluvní světlo C odpovídá rozptýlenému dennímu
světlu (Te = 6770 K, x = 0,3101, y = 0,3163), používá se v barevné televizi.


2. Kolorimetrická soustava XYZ.

Normalizovaná soustava MKO (XYZ)
• Nevýhodou soustavy RGB se skutečnými základními barvami jsou záporné trojbarvé součinitele pro
některé barvy. Další nevýhodou je složitý výpočet celkového jasu světla.

• Proto byly zvoleny nové základní barvy X, Y, Z, se sytostí větší než 100%, tedy barvy neskutečné.


• Jednotkové barvy (X), (Z) mají určitý tón a sytost,
jsou však tmavé s nulovým jasem.

• Informaci o celkovém jasu barvy obsahuje třetí
základní barva (Y).

• Libovolná barva je definovaná (avšak pouze
matematicky) rovnicí A = X.(X) + Y.(Y) + Z.(Z).

• Jednotková množství těchto nových veličin byla
volena tak, aby jejich směs vytvořila izoenergetické
bílé světlo při X=1, Y=1 a Z=1. Musí platit W =
1.(X) + 1.(Y) + 1.(Z).

• Poněvadž kolorimetricky můžeme měřit pouze se skutečnými barvami, udávají se transformační
rovnice vyjadřující vztah mezi soustavami RGB a
XYZ :

X = 2,7690 R + 1,7518 G + 1,1300 B
Y = 1,0000 R + 4,5907 G + 0,0601 B
Z = 0,0000 R + 0,0565 G + 5,5943 B

• Pro výsledný jas barvy platí L = X.L(X) + Y.L(Y) + Z.L(Z) = Y, L(X) = L(Z) = 0 , L(Y) = 1 .

• Diagram barev MKO. Plošného znázornění barev lze dosáhnout opět průmětem jednotkové roviny do
roviny X, Y.

• Doplňkové (komplementární) barvy jsou
barvy, jejichž mísením může vzniknout bílá
barva. Doplňkové spektrální barvy.
Purpurové barvy se vyjadřují pomocí
doplňkových spektrálních barev – mají
zápornou vlnovou délku.

• Sytost barvy, například D, je definována
vztahem SD = ( DW / CW ) . 100 [%]

• Citlivost lidského oka je v různých oblastech
diagramu MKO různá. Největší barevná
rozlišovací schopnost lidského oka je v ose
I, nejmenší je v ose Q. Obě osy se protínají v
bodě C. Při zmenšování barevné plochy
přechází tříbarevný vjem na dvoubarevný
(osa I) a při dalším zmenšování plochy
vnímá oko již jen černobíle (bod C) –
využito u soustavy NTSC.


















Mísení barev. Pro určení výsledné barvy vytvořené ze dvou
barev se používá pákové pravidlo. Při více barvách se
pákové pravidlo využívá postupně.











3. Televizní kolorimetrie.

Volba základních barev přijímače:
• Barvy, kterými budou zářit luminofory barevné obrazovky, se volí podle následujících požadavků:

a) Barvy musí být vybrány tak, aby byly realizovatelné dostupnými luminofory s dostatečnou zářivostí a
světelnou účinností.
b) Aditivním mísením těchto barev je nutno pokrýt oblast nejčastěji se vyskytujících barev.
c) Pro soustavy barevné televize NTSC, PAL i SECAM byly vybrány základní barvy (Re), (Ge), (Be), pro něž
platí
(Re) xr = 0,67 yr = 0,33 r = 610 nm
(Ge) xg = 0,27 yg = 0,59 g = 537 nm
(Be) xb = 0,14 yb = 0,08 b = 472 nm

d) Používá se normalizované bílé světlo C, na které se vyrovnávají základní barvy (Re), (Ge), (Be).
Platí C = 1 . ( Re ) + 1 . ( Ge ) + 1 . ( Be ) .
e) Po vyrovnání je libovolná barva popsána barvovými součiniteli
A = Re . ( Re ) + Ge . ( Ge ) + Be . ( Be ) .

• Vzájemný vztah součinitelů X, Y, Z neskutečných základních barev a barvových součinitelů Re, Ge,
Be televizních základních barev je dán rovnicemi
X = 0,608 . Re + 0,174 . Ge + 0,200 . Be
Y = 0,299 . Re + 0,587 . Ge + 0,114 . Be
Z = 0,000 . Re + 0,066 . Ge + 1,112 . Be

• Jas bílého světla C ( při jednotkových součinitelích Re = 1, Ge = 1, Be = 1 ) je
Y = 0,299 + 0,587 + 0,114 = 1

• Podíl základních barev ( Re ), ( Ge ), ( Be ) na celkovém jasu je 29,9%(30%), 58,7%(59%).
11,4%(11%) .

Signál normalizovaných barevných pruhů





Pro jednotlivé barevné pruhy se jasový signál určí z rovnice
UY = 0,30.UR + 0,59 . UG + 0,11 . UB












Přenos barevného signálu na barevný a černobílý televizní přijímač
UY = k.L = 0,299.UR + 0,587.UG + 0,114.UB



Přenosové signály používané v barevné televizi

• Barva je definována třemi veličinami – dvě nesou informaci o barevném tónu a sytosti, třetí nese
informaci o jasu. Tyto informace musí být tedy přeneseny třemi nezávislými signály.

• Pro zajištění kompatibility černobílé a barevné televize musí jeden ze signálů přenášet informaci o
celkovém jasu obrazu. Jednotlivé barevné signály přispívají k celkovému jasu obrazu podle rovnice:
UY = k.L = 0,299.UR + 0,587.UG + 0,114.UB .

Jasový signál je přenášen s dostatečným obsahem detailů a tedy dostatečnou šířkou frekvenčního pásma: B = 6
MHz pro CCIR D,K a B = 5 MHz pro CCIR B,G.

• Při přenosu bílého smluvního světla a jeho gradačních stupňů musí vymizet barevné signály, aby
nezpůsobovaly rušivou strukturu v obraze. Zbývající dva signály musí proto odpovídat kolorimetrickým
rozdílům – musí to být signály chrominanční. Přenáší se signály UR – UY a UB – UY . Třetí
chrominanční signál není třeba přenášet, neboť se na přijímací straně dá vytvořit v maticovém obvodu
lineární kombinací přenášených signálů.

• Tyto signály lze přenášet s užším frekvenčním pásmem než signál jasový v důsledku menší barevné
rozlišovací schopnosti lidského oka. Frekvenční pásma obou chrominančních signálů jsou zmenšena
vhodnými filtry na cca 1,6 MHz.

4. Způsoby distribuce televizních signálů a úrovně v jednotlivých bodech řetězce. ASI!!!

Základy televizního přenosu

• Ideální televizní přenos (přenos všech informací, které mohou vnímat naše smysly – prostorové vidění,
prostorový zvuk, vůně, ...).

• V reálných televizních soustavách je přenášen obraz, který je rovinným průmětem snímané scény a jeho
jednotlivé obrazové body se liší jasem a barvou.

• Divák na základě zkušeností doplňuje chybějící informace (bližší a vzdálenější předměty, vzdálenost
objektu od kamery, aj.).

• Současně s obrazovými informacemi je přenášen i zvukový signál (prostorový) + doplňkové datové signály
(teletext).

• Při nástupu barevné televize byl prvořadý požadavek slučitelnosti s černobílou televizí.

• Barevná televize využívá menší barevné rozlišovací schopnosti lidského oka a používá aditivní mísení barev
- soustavy barevné televize NTSC, SECAM, PAL.
• Kromě jasového signálu se u barevné televize přenáší i dva chrominanční signály s užším frekvenčním
pásmem. Kmitočtová spektra jasového signálu a kódovaných chrominančních signálů jsou vzájemně
proložena.

• Neustále se zvyšující nároky na kvalitu obrazu i zvuku vedly k rozvoji nových televizních systémů, které
však již nejsou vzájemně kompatibilní (MAC, DVB).

Televizní přenosová soustava:

















5. Způsoby synchronizace, prokládané řádkování, jeho výhody a nevýhody.


• Aby nevznikalo jasové blikání (Ferry-Porterův zákon),
používá se prokládané řádkování 2:1 – lichý a sudý
půlsnímek.

• Předpoklad: obsah dvou sousedních půlsnímků se liší jen
nepatrně (extrém – případ rolety).

• Složitější synchronizační směs.























• Skutečný pohyb paprsku při snímkovém zpětném běhu mezi lichým a sudým půlsnímkem.

• Řádkové generátory pracují s frekvencí fh = 15 625 Hz, půlsnímkové generátory pracují s frekvencí fs
= 50 Hz.

• Prokládané řádkování umožňuje snížit požadovanou šířku pásmu signálu na polovinu.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
L
S
L
L
L
L
S
S
S
S
312 , 5
1
2
3
21
22
23
24
25
li
c
h
ý

p
ů
ls
n
í
m
e
k
s
u
d
ý

p
ů
ls
n
í
m
e
k
h o rn í
o kra j
o b ra zu
d o ln í
o kra j
o b ra zu
335
336
337
315
334
314
313
části
sní mk o véh o
zpě tn é h o
běhu
312 , 5
312
313
311
310
624
623
625
622
312
313
313
314
315
315
316
Z d ro j o b ra zo v ého,
zv u k o v é h o a
d a to v é h o s ig n á lu
- t e l e vi zn í ka me ra
- zá zn a mo vé za ří ze n í
Re ži jn í
zp ra c o v á n í
s ig n á lů
Vys íla c í
za ří ze n í
- st u d i o
- p ře n o so vý vů z
- p o ze mn í vys íla č
- t ra n sp o n d é r d ru ži ce
P ře n o s o v ý
kanál
T V p ře n o s
- t e re st ri á ln í
- ka b e lo vý
- d ru ži co vý
P ři jím a c í
za ří ze n í
- a n t éna
- S T B
- T V p ři jíma č
- zá zn a mo vé za ří ze n í
SN ÍM A C Í A V YS ÍL A C Í Č Á ST P Ř IJ ÍM A C Í Č Á ST

• Při prokládaném řádkování dochází k nedokonalému
zobrazení šikmých čar a oblouků (např. téměř vodorovná čára
tenisového hřiště, apod.) – blikání 25 Hz.

• Nevýhody prokládaného řádkování a blikání velkých jasových
ploch se u moderních TVP redukují pomocí půlsnímkových
pamětí (analogový signál je převeden na digitální).
Půlsnímkový rozklad pracuje s frekvencí 100 Hz, horizontální
rozklad s frekvencí dvojnásobnou, tedy 31 250 Hz.





























6. Signály v televizní přenosové soustavě, časové průběhy signálů v televizním řádku a
snímku, spektrum.


 Jasový signál

UY nese informaci o jasu jednotlivých obrazových bodů.
Nabývá pouze kladných hodnot: UY = k.L = 0,30.UR + 0,59.UG + 0,11.UB .Spektrum signálu je dáno normou.

Stejnosměrná složka (střední hodnota) signálu nese informaci o středním jasu obrazu.
Nízkofrekvenční část spektra obsahuje informaci o jasu velkých ploch.
Vyšší frekvenční složky nesou informaci o detailech obrazu.

Pro normy CCIR D, K lze odvodit fmax = 7,366… MHz. Struk tura obrazu odpovídající této frekvenci se však
vyskytuje, velice zřídka. Pro normy CCIR D, K má spektrum kmitočtový rozsah 0 až 6 MHz, pro CCIR B, G má
kmitočtový rozsah 0 až 5 MHz.



sn íma n á čá ra
L
L
L
L
L
S
S
S
S
zkre sl e n í vl ive m p ro kl á d á n í řá dk ů
A B
A A B B
A B A B
A A* B* B
10 ms
20 ms
t
312 ,5
řád ku
312 ,5
řád ku
a)
b)
c)
d)
Z ákl adn í způsob pro kl ádá ní
(50 Hz, 15 625 Hz)
Ods tran í bl ikání vel ký ch bíl ýc h ploch
(10 0 Hz, 31 250 Hz)
Ods tran í bl ikání řád ků při s tati ck ýc h
obr azech nebo při s nímání z fi lmu
(10 0 Hz, 31 250 Hz)
Ods tran í bl ikání řád ků při s třed ně r yc hlém
poh ybu
(10 0 Hz, 31 250 Hz)
A* = i nter polace 2 řád ky z A + 1 řáde k z B
B* = i nter polace 2 řád ky z B + 1 řáde k z A
0
t
U
Z
z a te m ň o v a c í ú ro v e ň
d o b a trv á n í řá d k u Ř Z I
0
t
z a te m ň o v a c í ú ro v e ň
d o b a trv á n í řá d k u H
Ř Z I
Ř S I
U
O
7 5 %
1 0 0 %
b ílý řá d e k
4 , 5 - 4 , 9  s 1 , 3 - 1 , 8  s
č e rn ý řá d e k
5

%
1
0

%
0
t
U
Y
U
Y s tř


 Zatemněný jasový signál

Zateměný jasový signál UZ je jasový signál doplněný směsí řádkových a půlsnímkových zatemňovacích impulsů.













• Řádkový zatemňovací impuls ŘZI má podle normy šířku 12 ms (11,8 až 12,3 ms), což je 18,75% z
celkové doby trvání řádku H = 64 ms ( 1 / 15 625 Hz). Doba trvání řádku je tedy rozdělena na aktivní
(viditelnou) část délky 52 ms a zatemněnou část délky 12 ms.

• Půlsnímkový zatemňovací impuls SZI má podle normy šířku 25 H (25 řádků = 25 . 64 ms = 1,6 ms).
Využívá se k přenosu přídavných informací (měřicí řádky, teletext aj.). V každém půlsnímku (312,5 H) je
aktivních (viditelných) 287,5 řádků, 25 řádků je zatemněno.


 Úplný obrazový signál

Úplný obrazový signál UO je zatemněný jasový signál doplněný směsí řádkových a půlsnímkových synchronizačních
impulsů.

















• Řádkový synchronizační impuls ŘSI má délku cca 5 ms, půlsnímkový synchronizační impuls SSI má
délku 2,5 H. Před a za SSI je 5 vyrovnávacích impulsů (nastavení integračního článku v oddělovači
synchronizační směsi). Vlastní SSI je rozdělen 5 udržovacími impulsy (zajištění řádkové synchronizace).

• Synchronizační směs má velikost odpovídající 25 % celkového rozkmitu obrazového signálu.

Úpl
ný ob
raz
ový si
gn
ál j
ed
noh
o sn
ímk
u (
lic
hé
ho
+ su
dé
ho p
ůlsn
ím
ku
B
, G, D, K)



































































z a te m ň o v a c í ú ro v e ň
b ílý řá d e k
č e rn ý řá d e k
0
t
U
O
z a te m ň o v a c í ú ro v e ň
b ílý řá d e k
č e rn ý řá d e k
0
t
U
O
• Synchronizační směs se odděluje v amplitudových oddělovačích. Půlsnímkové synchronizační impulsy
se oddělují pomocí integračních RC článků (vyrovnávací impulsy).

• Úplný obrazový signál (ÚOS) může být v negativní nebo pozitivní polaritě.

Negativní polarita ÚOS: Pozitivní polarita ÚOS:
větší jas obrazu = menší signál, větší jas obrazu = větší signál,
používá se při modulaci na vf nosnou. používá se při zpracování a rozvodu
signálu v základním pásmu ( 1Všš / 75 W)











• Stejnosměrná složka ÚOS se nepřenáší, ale v případě potřeby se v důležitých bodech přenosového
řetězce obnovuje pomocí obnovitelů stejnosměrné složky – signál se upíná k temeni ŘZI.

• Za dolní hranici frekvenčního pásma ÚOS se považuje snímková frekvence fS = 25 Hz.

• Vlivem periodičnosti zatemňovací a synchronizační směsi je spektrum ÚOS (statický obraz) diskrétní.
Při pohyblivém obraze se spektrum posouvá řádově pouze v jednotkách Hz.

0
f
S
U O S
1 5 6 2 5 H z
5 0 H z
f
h
2 f
h
n f
h
( n + 1 ) f
h
( n - 1 ) f
h

Detailní znázornění proložení spekter :
















 Základní barevné signály

• Signály UR , UG , UB vytváří snímače CCD (dříve snímací elektronky – vidikon) v kamerách BTV.
Spektrum každého signálu má maximální kmitočet daný příslušnou normou, podobně jako jasový signál
(6 MHz pro normy D, K; 5 MHz pro normy B, G).

• Označení U´R , U´G , U´B je užíváno pro signály podrobené gradační korekci .
0
L
O
u
G
L
O
= K
1
.U
G

U
G 0
L
O
= K
1
.( u
G
- U
G 0
)

 = 2 ,2
0
U
U B S
7 5 %
1 0 0 %
1 , 0
0 , 8 9
0 , 7 0
0 , 5 9
0 , 4 1
0 , 3 0
0 , 1 1
0
č e rn á
b ílá
0 , 4 40 , 6 3
0 , 5 9
0 , 5 9
0 , 6 3
0 , 4 4
s y n c h ro n iz a č n í
i m p l u s b a r v y
c h ro m in a n č n í
s ig n á l
1 0 %
ja s o v ý
s ig n á l
U
m o d
0
1 , 0
1 , 3 3
Je dán superpozicí úplného obrazového
signálu, chrominančních signálů
namodulovaných na barvonosnou vlnu
podle příslušné soustavy barevné televize a
synchronizačním impulsem barvy (burst).
Označuje se zkratkami ÚBS, CBS (v
angličtině) nebo FBAS (v němčině).

• Gradační zkreslení je nelineární zkreslení vznikající v důsledku nelineární optoelektrické a
elektrooptické transformace. Projevuje se zhuštěním gradační stupnice směrem k černé.

• Obrazovka g > 1, vidikon g < 1, CCD snímač g = 1.














 Chrominanční signály

Vytvářejí se lineární kombinací základních barevných signálů a signálu jasového.
Označují se UR - UY , UG - UY a UB - UY . V soustavách barevné televize přenášejí informaci o barvě
(barevném tónu a sytosti). Poněvadž rozlišovací schopnost lidského oka na barvu je menší než na jas, je
kmitočtové spektrum chrominančních signálů omezeno a má menší šířku pásma než signál jasový. V soustavě
PAL je šířka pásma chrominančních signálů 0 až 1,6 MHz.


 Úplný barevný signál

















0
f
S
U B S
1 5 6 2 5 H z
f
h
2 f
h
2 8 3 f
h
b a r v o n o s n á
f
b
= 4 , 4 3 M H z
2 8 4 f
h
2 8 2 f
h
2 8 5 f
h
2 8 3 , 5 f
h
5 0 H z


V počátcích BTV musel ÚBS splňovat podmínku slučitelnosti s ČB televizí z čehož vyplynuly základní přenosové
principy.



f
f
n o
h o rn í
p o s t r a n n í p á s m o
d o ln í
p o s t r a n n í p á s m o
f
n o
+ f
m a x
f
n o
- f
m a x
f
z á k la d n í p á s m o
f
m a x
0
Ú B S
a )
f
f
n o
f
n o
+ f
m a x
f
n o
- f
1
b )
c )
f
n o
- f
1
f
n o
+ f
1
N y q u i s t o v a
h r a n a
6 d B
z á k la d n í p á s m o
0
Ú B S
f
f
m a x
 Televizní signál

• Televizní signál TS je úplný obrazový
(ÚOS) nebo úplný barevný signál (ÚBS) v
základním pásmu 0 až fmax namodulovaný
na nosnou obrazu fno.
• Pro pozemní (terestriální) vysílání
analogového signálu se používá
amplitudová modulace (AM) s částečně
potlačeným dolním postranním pásmem
(A5) – potlačení dolního pásma od
frekvence fno - f1 .
• Na přijímací straně je nutné signál
frekvenčně upravit (Nyquistova hrana) v
mezifrek